Jede biologische Zelle ist von einer Zellmembran umgeben und enthält viele von Membranen umgebene Kompartimente. Ionentransportmechanismen sind integraler Bestandteil jeder Zellmembran und grundlegend notwendig für die Funktion biologischer Zellen. Speziell Ionenkanäle sind dabei Voraussetzung für das Generieren von Aktionspotentialen in erregbaren Zellen und für schnelle Änderungen des Membranpotentials als Antwort auf die verschiedensten externen und internen Stimuli. Wir wollen das Verhalten von solchen Ionenkanälen in den Membranen, das daraus resultierende Membranpotential, sowie die intrazellulären Ionenkonzentrationen menschlicher neuronaler Zellen unter variablen Gravitationsbedingungen untersuchen.
In einem zweiten Experiment wollen wir die Druckveränderungen innerhalb einer reinen Lipidmembran, in Vesikelform, unter unterschiedlichen Schwerkraftbedingungen untersuchen. Ziel ist es, aufzuklären, ob das Membranpotential nur durch die Beeinflussung von Ionenkanälen, oder aber auch durch die biophysikalischen Eigenschaften der Membran verändert wird.
Die optischen Analysemethoden zur Messung von Membranparametern und speziell intrazellulären Ionenkonzentrationen haben sich in den letzten Jahren mit der Verwendung von Fluoreszenzfarbstoffen erheblich weiterentwickelt. Dadurch sind detaillierte Rückschlüsse auf Membrantransport-Mechanismen und damit unter anderem auf das Verhalten von Ionenkanälen möglich. 2011 hat die Arbeitsgruppe von Prof. Hanke erfolgreich einen Hochdurchsatz-Plattenleser für derartige Untersuchungen an die speziellen Parabelflugbedingungen angepasst. Dieser kommt nun wieder zum Einsatz. Zusätzlich wurde für diese Kampagne ein modularer Plattenleser der neuesten Generation an Parabelflugbedingungen angepasst und soll zum ersten Mal verwendet werden.
Beide Geräte ermöglichen es, in den kurzen Phasen erhöhter Schwerkraft und in der Schwerelosigkeit (je 22 Sekunden) viele parallele Messungen durchzuführen und damit diese kurze Zeit optimal auszunutzen.